일본산업뉴스요약

AI 및 자율주행,「양자」가 돌파구
1억 배속 컴퓨터, 3년 걸리는 계산 1초에

▶양자컴퓨터: 미립자 세계의 물리 현상을 활용한 컴퓨터. 기존 컴퓨터와 다른 접근 방법으로 개발되었다. 기존 컴퓨터는 정보를「0」이나「1」로 처리하지만, 양자컴퓨터는「0인 동시에 1이기도 한」성질을 가지고 있다. 천문학적인 수의 기존 컴퓨터를 동시에 사용하는 것과 같은 성과를 낼 수 있다.

학술계에 한정되었던「양자컴퓨터」가 본격적인 상용화를 앞두고 있다. 최근 세계적 기업들의 도입 및 실험이 활발해지고 있는 양자컴퓨터의 특별한 장점은 기존 컴퓨터의 최대 1억배 이상이라고 하는 연산 속도이다. 인공지능(AI)과 자율주행이 높은 인기를 누리고 있지만 방대하고 복잡한 데이터 분석이 불가능하다면, 이 둘 모두 제 기능을 할 수 없다. 기존 컴퓨터가 기술 혁명의 한계를 드러내고 있는 가운데,「양자」를 향한 기대는 커지고 있다.

캐나다 제 3의 도시, 밴쿠버의 교외. 양자컴퓨터를 세계 최초로 상용화한 벤처기업, D-Wave System(DWS)의 본사에는 네 면이 3m인 검은 상자가 자리잡고 있다. 한 대에 17억엔인 최신형「2000Q」. 「(섭씨 영하 273도의) 절대 영도에서 연산 칩이 가동된다」라고 기술 책임자, 존슨 씨는 설명해주었다. 내부는 냉각장치 이외에는 거의 없는 텅 빈 공간으로, 크리스마스트리를 거꾸로 세워놓은 듯한 장치의 끝 부분에「양자 비트」라고 불리는 연산 회로가 1장 삽입되어 있다. CPU(중앙 연산처리 장치)는 없다.

-- 기존 컴퓨터의 한계 --
「무어(Moore) 법칙」의 종말. 인텔을 창업한 고든 무어의 말로 대표되는 기존 컴퓨터의 혁신은 처리 능력이 1년 반 마다 배증되는 반도체가 견인해왔다. 그러나 미세화, 고속화, 성(省)전력화가 한계에 가까워지고 있으며「제조사가 개발 투자를 회수할 수 있을 정도의 성능 개선은 더 이상 기대하기 어렵다」(IHS Markit의 미나미가와 주임 아날리스트).

AI 보급이 본격화되려는 지금, 컴퓨터의 진화는 멈추게 되는 것일까? 세계적 기업들이「양자」로 이동하고 있는 것은 양자컴퓨터가 무어의 법칙과는 전혀 다른 원리로 정보를 처리하기 때문이다.

AI와 연결된 기계학습은 데이터의 규칙성 등을 통해 인간을 대신해 AI가 판단하도록 한다. 하지만 기존 컴퓨터로는 면밀한 답을 이끌어내지 못하는 케이스도 있다고 한다. 양자컴퓨터는 이러한「조합의 최적화」에 강하다. 신약 개발과 영상인식 등에 효과가 커, 미국의 Lockheed Martin사는 스텔스 전투기 개발에 활용했다.

본격적인 상용화를 예감할 수 있는 것이 독일의 폭스바겐(VW)이 중국 베이징에서 실시한 테스트다. 택시 1만대의 GPS를 분석. 그 중, 418대를 통해 베이징 공항까지 교통 체증 없는 최적의 루트를 찾아냈다. 소요된 시간은 수 초. 기존에는 30분 걸린 작업이었다.

구글과 미국항공우주국(NASA)는 한 빅데이터 분석에 대해「DWS 장치는 1억 배 빠르다」라는 조사 결과를 공표했다. 3년 2개월 걸리는 정보처리가 1초 만에 가능하다는 계산이다. DWS의 최신 기종은 미국의 사이버 보완업체가 최초의 고객으로, 7월에는 구글도 구입했다.

일본에서는 올해, Recruit Communications이 도입했다. 검색 기록을 통해 개개인의 인터넷 이용자에게「압도적인 정확성」(리쿠르트 커뮤니케이션)으로 상품을 추천할 계획이다. NTT 등은 양자 현상을 이용해, 뇌의 신경세포 네트워크처럼 협조를 통해 움직이는 컴퓨터를 개발하고 있다.

물론, 미국의 IT(정보기술) 업체들도 발 빠르게 움직이고 있다. IBM은 5월, DWS와는 다른 방식으로 양자 컴퓨터용 연산장치를 개발했다고 발표. 구글은 DWS의 고객이지만, 자체적으로도 개발을 추진, 저명한 기술자들을 연이어 스카우트하고 있다.

-- 온도 변화가 약점 --
약점도 있다. 절대 온도에서 가동되는 연산 칩은「노이즈」로 불리는 아주 미미한 온도 및 자력의 변화와 진동이 발생할 경우, 제대로 작동할 수 없다. 능력을 향상시키기 위해 양자 컴퓨터 탑재 수를 늘릴 경우의 안전성 등도 미지수다.

그럼에도 양자 컴퓨터는「복잡한 과제를 신속하게 해결할 수 있다」(DOW Chemical의 스리람 CTO)라며 기대감이 높아지고 있다. 다우 케미컬과 연대를 맺은 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발 기업, 1QBit(캐나다)의 풀스먼 CEO는「양자 컴퓨터는 이미 비즈니스 현장 바로 코앞에 와 있다」라고 말한다.

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